Зміцнення котлованів та підпірних стін зі Stati-Pile – How it works
Раніше у статті «Ремонт і підсилення підпірних стін: сучасні підходи» ми розглядали основні причини пошкодження підпірних конструкцій, характерні ознаки втрати їхньої стійкості та ризики застосування традиційних методів посилення. Але не стосувалися складних технічних аспектів того, як усувати такі проблеми за допомогою паль Stati-Pile.
А саме – за яким принципом працює система, в чому її відмінність від класичних рішень, наскільки широко вона застосовна для різних геотехнічних споруд, як проектуються подібні рішення, яким чином вони випробовуються для гарантування безпеки і які обмеження може накладати технологія мікро-паль, що нарощуються.
Ця перша з трьох статей циклу матеріалів, де ми розглянемо всі описані нюанси детально і в максимально доступній формі. І почнемо ми з основ – принципу роботи системи, особливостям монтажу та відмінностям від традиційних буроін’єкційних ґрунтових анкерів.
Stati-Pile: спіральні мікросваї для сприйняття навантажень, що розтягують і стискають
Stati-Pile – це секційні мікропали спіральної форми, виготовлені з алюмінієвого сплаву AlSi7Mg0,3. Конструкція розроблена для передачі навантажень від споруд на навколишній ґрунтовий масив і може працювати як на стиск, так і на розтяг. На відміну від традиційних буроін’єкційних паль і анкерів, здатність Stati-Pile, що несе, забезпечується не ін’єкційним тілом з цементного розчину, а поєднанням механічної взаємодії спіральних елементів з грунтом, ущільнення навколишнього масиву при зануренні і опору по поверхні палі.
Конструкція передбачає використання окремих метрових секцій діаметром 60 або 100 мм, які з’єднуються між собою у вигляді різьбових елементів. Це дозволяє нарощувати мікросваю до необхідної проектної довжини без застосування довгомірних цільних елементів.
Завдяки порівняно невеликим габаритам та можливості використання компактного монтажного обладнання технологія може застосовуватись при посиленні існуючих конструкцій, в умовах обмеженого доступу та там, де використання традиційної палябійної або бурової техніки утруднене.
Особливий інтерес представляє можливість використання Stati-Pile для сприйняття зусиль, що розтягують. Ця характеристика дозволяє розглядати мікросваї як елементи стабілізації підпірних стін, берегових споруд та інших конструкцій, що зазнають впливу горизонтальних навантажень.
Як Stati-Pile передає навантаження на ґрунт
Конструктивна особливість Stati-Pile полягає у наявності трьох сформованих спіральних крил, розташованих по довжині мікропалі. Їх геометрія забезпечує збільшення площі взаємодії з ґрунтом та формування додаткового механічного опору при передачі навантаження.
Занурення виконується забивним способом із поступовим вкручуванням спірального елемента. У процесі установки відбувається ущільнення навколишнього ґрунту, внаслідок чого збільшується ефективний діаметр взаємодії палі з ґрунтовим масивом.
Механізм передачі навантаження включає кілька складових:
- Механічна взаємодія спіральних крил з навколишнім ґрунтом.
- Ущільнення ґрунтового масиву в процесі занурення мікропалі.
- Збільшення ефективного діаметра взаємодії за рахунок конусоподібного ущільнення навколишнього ґрунту.
- Опір поверхнею мікросваї, що виникає внаслідок ущільнення ґрунту та взаємодії спіральних елементів з масивом.
Важлива особливість Stati-Pile полягає в тому, що навантаження, що діють, незалежно від напрямку – стиснення або розтягування, розподіляються по всій довжині мікросваї.
Це відрізняє систему від традиційних ґрунтових анкерів, в яких основна передача зусилля, що розтягує, здійснюється через спеціально сформовану закріплену зону (кореневу частину).
Принцип роботи Stati-Pile під час стабілізації підпірних стін
При дії бічного тиску ґрунту, гідростатичного тиску води або додаткових навантажень від розташованих поблизу споруд підпірна конструкція зазнає горизонтальних зусиль, здатних викликати її зміщення, поворот або втрату стійкості.
При використанні Stati-Pile у складі системи стабілізації навантаження передається так:
- Тиск ґрунту та додаткові зовнішні навантаження впливають на підпірну стіну.
- Конструкція передає зусилля на вузли кріплення мікропаль.
- Stati-Pile сприймає розтягуючі навантаження і передає їх навколишньому ґрунтовому масиву.
- За рахунок взаємодії спіральних елементів, ущільнення ґрунту та опору по поверхні мікросваї забезпечується необхідне утримуюче зусилля.
При цьому розташування, напрям занурення та довжина мікропаль повинні визначатися розрахунком стійкості підпірної конструкції та інженерно-геологічними умовами ділянки.
Для забезпечення ефективної роботи системи необхідно враховувати положення потенційних поверхонь ковзання, характер розподілу бічного тиску та здатність грунтів, що несе, на всій робочій довжині мікросваї.
Відмінність Stati-Pile від традиційних буроін’єкційних ґрунтових анкерів
При посиленні підпірних стін, кріпленні котлованів та стабілізації ґрунтових масивів широко застосовуються буроін’єкційні ґрунтові анкери. Їх принцип роботи заснований на передачі зусилля, що розтягує, від анкерного елемента до грунту через закріплену ін’єкційну зону.
На відміну від них, Stati-Pile є спіральною мікросваєю, що несе здатність якої формується за рахунок механічної взаємодії з грунтом і його ущільнення в процесі занурення.
Буроїн’єкційні ґрунтові анкери
Традиційна технологія передбачає виконання свердловини, встановлення анкерного елемента та нагнітання цементного розчину у закріпленій зоні. Після досягнення розчином необхідної міцності анкер може проходити передбачені проектом випробування та включатись у роботу.
Залежно від конструкції анкера передбачаються вільна та закріплена частини, а також можливість попереднього натягу.
Мікропалі Stati-Pile
Установка виконується методом забивання з поступовим вкручуванням спірального елемента в ґрунт. Завдяки секційній конструкції довжину мікросваї можна збільшувати безпосередньо в процесі занурення, послідовно з’єднуючи метрові елементи.
На відміну від буроін’єкційної технології, основний процес занурення не передбачає попереднього буріння свердловини та формування цементного кореневого тіла.
Несуча здатність визначається з урахуванням геометрії мікросваї, характеристик навколишнього ґрунту та фактичних результатів перевірки на будівельному майданчику.
Основні відмінності технологій
| Критерій | Державні палі | Буроїн’єкційні анкери |
| Будівництво | Секційна спіральна мікропаля | Анкерний елемент із закріпленою зоною |
| Основний матеріал | Алюмінієвий сплав AlSi7Mg0,3 | Зазвичай сталь |
| Спосіб встановлення | Забивне занурення з поступовим вкручуванням | Буріння свердловини та ін’єктування |
| Механізм передачі навантаження | Спіральні елементи, ущільнення ґрунту та опір по поверхні | Зчеплення ін’єкційного тіла з ґрунтом |
| Робота на стиск | Передбачено | Залежить від конструкції та розрахункової схеми |
| Робота на розтягування | Передбачено | Основний режим роботи |
| Нарощування довжини | З’єднання метрових секцій | За проектною конструкцією анкера |
| Цементування | Не є обов’язковою умовою занурення | Невід’ємна частина стандартної технології |
| Контроль | Перевірка фактичної несучої здатності на об’єкті | Випробування анкерів на розтягування |
| Вимоги до обладнання | Компактна монтажна техніка | Бурове та ін’єкційне обладнання |
Таким чином, Stati-Pile та буроін’єкційні анкери можуть вирішувати подібні інженерні завдання, однак мають різний механізм взаємодії з ґрунтом та конструктивні особливості.
Вибір технології визначається розрахунковими навантаженнями, геологічними умовами, вимогами до конструкції та можливостями виконання робіт.
У наступному матеріалі ми опишемо те, як володіючи всіма цими властивостями система Stati-Pile можемо застосовуватися для різних технічних рішень у різних сферах.
Навіть з більш передбачуванними матеріалами, такими як бетон та цегла з часом можуть виникати проблеми. І раніше ми вже розглядали це в матеріалі “Ремонт та посилення багатошарових фасадів: технологія Stati-CAL”. А саме те, як система спіральних анкерів Stati-Tie може допомогти в роботі, коли треба закріпити багатошарові стіни з бетону та цегли. То що казати про конструкції з деревини, металевих профілів та цегли.
І в реальності ми маємо дві принципово різні інженерні концепції.
Система оптимально підходить для зміцнення та відновлення цегляної кладки, усунення тріщин та деформацій у класичних огороджувальних конструкціях, а також для ремонту зовнішнього облицювання з керамічної пустотілої або повнотілої цегли, включаючи будівлі з багатошаровими системами, що огороджують. На практиці система Stati-CAL успішно застосовувалася на безлічі різних об’єктів, зарекомендувавши себе як надійне, перевірене та ефективне рішення.
Ми розглянемо інженерно-геологічні ситуації, коли альтернатив пальовим конструкціям (а саме Stati-Pile) просто не існує, а хімічні та цементні ін’єкції стають повністю недієвими або навіть небезпечними для споруди.
У той же час далеко не кожна тріщина означає аварійний стан будинку. Частина пошкоджень є наслідком природних процесів експлуатації чи помилок під час обробки. Інша категорія свідчить про нерівномірні деформації конструкцій та потребує інженерного обстеження. Оскільки може бути пов’язана з просіданням фундаменту, деформацією плит підлоги або пошкодження стін.
Фізико-механічні особливості газобетону
Процес досить складний і трудомісткий, несе в собі ризики у разі найменшого порушення технології. Виникає логічне питання. Якщо все настільки складно та небезпечно, то чи можна цього уникнути, вирішити проблему дешевше та швидше?
Одним із найпоширеніших способів капітального ремонту є заміна старого фундаменту на палі. Однак далеко не завжди потрібний повний демонтаж існуючої основи. У ряді випадків проблему можна усунути за допомогою посилення ґрунтів основи або локального укріплення фундаменту пальовими системами.
У цій статті ми розберемо, чому «хворіють» пальові фундаменти і як технологія Державні палі дозволяє повернути будинку стійкість без важкої техніки та зайвих витрат.
Залишати вимощення з тріщинами на зиму — це все одно що вийти в зливу з дірявою парасолькою. Самі по собі тріщини в бетоні не обрушать будинок завтра, але вони запускають ланцюжок процесів, які повільно вбивають фундамент. Простіше кажучи, не зробив ремонт вимощення сьогодні – отримав проблеми з фундаментом завтра.
